KR100454847B1 - 직물의 열처리 방법과 장치 - Google Patents

Abstract

가열되고, 진공된 스팀기(6)에서 직물을 열처리할 때 상당한 재응축과 에너지 손실을 피하기 위해, 재료가 포화된 증기로 처리되고 난 후 액체(9)가 스팀기(6)로부터 제거되고 연이어 재사용하기 위해 펌프에 의해 용기(19)로 뽑아 내어진다.

Description

직물의 열처리 방법과 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR THE HEAT TREATMENT OF TEXTILES}

"직물"은 직물 원료로 만들어진 그 어떠한 구조도 다 지칭하며 섬유 및 시트 둘 다의 형태로 된 재료를 포함한다.

열처리는 얀(yarns)등을 후속 처리하는데 있어 유익한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.

직물은 필요하다면 화학약품을 첨가하여 증기상(steam phase)에서의 처리에 의해 또한 상태 조절되거나 마무리 처리될 수 있다.

적절한 스팀기는 오랫동안 알려져 왔고 실질적으로 회전 가능한 덮개에 의해 폐쇄 가능한 원통형 보일러(boiler)로 이루어져 있다. 스팀기 내부에는 가열 장치에 의해 증기를 발생시키고 도입된 재료를 적절하게 열처리하는 수조(water bath)가 있다. 증기가 직물 내부로 더 잘 침투할 수 있게 하기 위해, 수조용 가열 장치가 작동되기 전에 진공상태가 발생된다.

이와 같은 알려져 있는 스팀기는 많은 양의 에너지가 진공상태를 형성하고 유지하는데 필요하고, 게다가, 증기가 진공펌프에 의해 제거되고 재응축 되어야 한다는 단점을 갖게 된다. 이것은 단지 처리되는 재료의 한정된 증기 침투 및/또는 긴 처리시간을 초래한다.

본 발명의 목적은 에너지를 더 적게 사용하고, 처리되는 재료에 대한 더 양호한 침투를 허용하며, 부가적으로, 주기시간(cycle time)과 전체적인 열처리를 감소시키는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 밸브를 경유하여 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기와 진공펌프에 연결된 가열 스팀기(steamer)에서, 직물, 특히 스펀 콥(spun cops)이나 보빈(bobbins)을 열처리하는 방법에 관한 것이며 또한 이 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

도 1는 본 발명에 따른 콥을 처리하는 스팀기의 단순 개략도이다.

도 2는 도 1에 따른 설비된 스팀기의 증기상에 대한 특정 온도그래프이다.

도 3는 주변 기압에 대한 도 2와 연계된 압력그래프이다.

본 발명은 밸브를 경유하여 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기와 진공펌프에 연결된 가열 스팀기에서의 직물 열처리 방법에 있어서,

- 제 1 단계로, 스팀기가 처리되는 재료로 채워지고,

- 제 2 단계로, 그런 후 진공펌프가 적어도 100 mbar의 진공상태가 상기 스팀기 내부에서 발생될 때까지 작동되고,

- 제 3 단계로, 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기의 공급밸브가 개방되고 기설정된 부피의 액체가 액체수조를 형성하기 위해 스팀기 내부에 수용되며,

- 제 4 단계로, 액체수조와 형성된 증기상이 기설정된 온도까지 가열되고,

- 처리되는 재료는 포화 증기상에서 기설정된 시간동안 유지된 후에, 액체가 스팀기로부터 펌프로 뽑아 내어져 용기로 들어가고,

- 제 5 단계로, 진공펌프가 재작동되며,

- 제 6 단계로, 기설정된 진공시간, 냉각시간 및 건조시간 후에 진공펌프는 작동 중지되고 주위 공기가 스팀기 내부로 수용되며,

- 최종 단계에서, 재료가 스팀기로부터 제거되는 직물 열처리 방법을 제공한다.

바람직하게는, 제 2 단계에서 적어도 50 mbar의 진공상태가 발생된다.

300리터의 부피를 갖는 액체수조에 대해, 본 발명에 따른 방법은 주기당 12 kWh 또는 처리 공정당 35 kWh에서 40 kWh 정도의 에너지 절감을 생산한다. 게다가, 진공이 형성되는 동안 뽑아내어지는 수증기는 재응축되어야 할 필요가 없다. 감소된 재응축되지 않은 양은 처리 주기당 약 20 리터가 된다.

필요한 새로운 물의 양이 본 발명에 따른 액체의 재순환으로 인해 크기가 1차수 감소된다는 것이 더 추가적인 이점을 제공한다.

더 추가적인 이점은 진공펌프에 아주 조금 부하를 주거나 전혀 부하를 주지 않는 화학약품 및/또는 마감제(finishing additives)의 단순하고 경제적인 공급기에 있다.

열처리 또는 달성된 결과는 제 2 단계에서 제 6 단계까지를 적어도 한 번 반복에 의한 간단한 방법으로 향상될 수도 있다.

열처리는 제 1 열처리부터 적어도 하나의 후속 열처리까지 증기상의 온도를 연속적으로 증가시킴으로써 최적화 될 수 있다.

바람직하게는, 열처리하는 동안, 적어도 350°K의 증기상 온도가 제 1 주기에서 설정되고, 후속 주기에서 적어도 380°K가 설정된다.

순차적인 열처리 동안 일정 온도로 유지시간을 증가시킴으로써 처리 결과는 에너지 소비가 증가됨 없이 향상된다.

에너지는 통기(aeration)공정과 제 1 열처리 종료 이전에, 중간 단계에서, 진공상태가 중단되었다가 다시 증강되어 결과적으로 더 감소된 전체 처리시간에 의해 부가적으로 절약되기도 한다.

바람직하게는, 물 및/또는 화학약품이 상기 스팀기내의 액체수조의 부피에 따른 치수에 맞게 형성된 용기로부터 공급되고 이 용기는, 스팀기와 함께, 증기 처리된 재료 내부의 잔류수분과 진공공정에 기인한 손실된 액체만이 외부로부터 재공급하는 닫힌계를 형성한다. 이는 액체 및/또는 화학약품이 재순환되게하므로 특히 경제적이고 환경 친화적이다.

본 발명은 상기 방법을 수행하고 밸브를 경유하여 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기와 진공펌프에 연결된 가열 스팀기를 구비하는 장치에 있어서, 적어도 하나의 용기와 펌프 및 상기 스팀기로의 액체수용과 상기 스팀기로부터의 액체방출을 제어하는 적어도 2개의 밸브가 상기 액체 및/또는 화학약품 공급기에 제공되는 장치를 제공한다.

바람직하게는 전기 가열장치가 적어도 상기 스팀기 내부의 액체수조의 공간내에 제공된다. 이와 같은 전기 가열장치는 매우 유연성 있게 제어될 수 있으므로써 유리한 효과를 갖기 때문에 특히 유용하다. 다른 가열 시스템, 예를 들어, 증기 가열 시스템이 또한 이용 가능한 에너지에 따라 경제적으로 사용되기도 한다.

바람직하게는, 진공펌프는 워터링 펌프(water-ring pump) 또는 로타리 베인 펌프(rotary vane pump)이다. 워터링 펌프는 가격대 효율비가 좋고 30 mbar까지의 진공상태에 적당하다. 5 mbar까지의 진공상태를 위해서는, 로타리 베인 펌프가 필요하다.본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참고로, 예로써만 설명될 것이다.

도 1에 따르면, 배출라인은 참조 번호(1)로 명시되어 있다. 전기 모터(M)가 있는 진공펌프(2)가 배출라인(1)에 연결된다. 진공라인(3)은 진공펌프 (2)(로타리 베인 펌프)의 입력단에 연결되고 밸브(V1)와 흡입라인(4)을 경유하여 스팀기(6)의 내부와 소통한다.

또 다른 밸브(V2)가 또한 흡입라인(4)에 배열되고 공기라인(5)에 연결된다.

액체수조(8) 및 전기 가열장치(10)가 원래 공지된 스팀기(6) 내부에 배열되어 있으며, 상기 액체수조의 수성액체(aqueous liquid)(9)는 레벨(N1)에 도달할 수 있다.

한쪽 선단에서, 스팀기(6)에는 수직 회전축(7a)를 갖는 회전가능한 덮개(7)가 제공되어 있다. 덮개(7)를 개방하여 증기 처리되는 스팀기(6) 내부로 처리되어지는 재료(G)가 도입된다.

급전라인(feed line)(11)은 전기 가열장치(10)로부터 조절기능이 +/-로 표시되는 제어부(control unit)에 이른다.

액체라인(12)은 스팀기(6)로부터 나와 펌프라인(13)과 공급라인(22)에 연결된다.

펌프라인(13)은 밸브(V3), 전기 모터(M)가 있는 액체 펌프(14) 및 압력라인(15)을 경유하여 밸브(V7, V8 및 V9)에 이른다. 밸브(V7-V9)는 유입/유출라인(16-18)을 경유하여 액체용기(19-21)의 하부에 연결된다. 각각의 이들 액체 용기(탱크)는 각각 통기라인(aeration line)(19'-21')을 가진다.

밸브(V4-V6)는 또한 유입/유출라인(16-18)상에 배열되고 공급라인(22)에 연결된다.

도 1에 따른 장치의 작동은 비교적 간단하다: 스팀기(6)의 내부는 밸브(V2)를 폐쇄하고, 밸브(V1)를 개방하여, 진공펌프(2)를 작동시킴으로써 진공라인(3,1)을 통해 요구되는 낮은 압력까지 진공된다. 그 결과, 처리되는 재료(G)도 또한 실질적으로 포집된 공기가 없게 된다.

물 탱크(19)상의 밸브(V4)가 이제 개방된다; 밸브(V9)가 폐쇄된 채 유지되어 있으므로 물이 공급라인(22)과 액체라인(12)을 경유하여 스팀기로 흡입되어져, 액체수조(8)를 레벨(N1)까지 채운다. 그런 후 밸브(V4)가 폐쇄되고 동시에 전기 가열장치(10)가 주 전압에 스위치를 넣어서 작동되어져, 그 결과 증기상이 스팀기(6) 내부에 형성되고 포화증기 상태로 재료(G)에 침투한다.

기설정된 유지시간 후에, 제어부는 가열장치(10)를 작동 중지시키고, 밸브(V3, V9)가 개방되고, 밸브(V4)는 폐쇄된 채로 유지되며 액체 펌프(14)가 작동된다; 물은 물 탱크(19)로 역펌프에 의해 채워지며 대략 레벨(N2)까지 되돌아온다. 결과적으로 발생한 이동된 공기는 통기라인(19')를 경유하여 빠져나갈 수 있다.

유사하게, 산 또는 염기가 화학약품탱크(20)로부터 스팀기(6)로 공급되고 그런 후 역펌프된다.

이 장치의 또 다른 장점은 재료(G), 즉 콥 형태의 스펀 얀의 처리를 용이하게하기 위한 최종 증기발생 공정후 액체 왁스(liquid-wax) 탱크(21)로의 연결이다.

도 2와 도 3은 주위 압력 1000 mbar로부터 시작한 실제적으로 수행된 콥에 대한 열처리 특징을 도시하고 있다. 도식상의 이유로 인해, 낮은 압력은 도 3에서 생략된 형태로 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스팀기(6)는 5 mbar의 압력까지 진공되고, 이후 물 탱크(19)로부터 나온 물이 수용되고 가열되며, 2.0분 동안 약 350°K의 온도로 일정하게 유지되는 증기상을 생산한다. 이러한 공정 동안, 스팀기(6)내의 압력은 약 420 mbar까지 상승되어 진다.

그런 후 진공상태가 중단되고 증기의 잔류량이 흡입라인(4)과 밸브(V2)를 경유하여 공기중으로 방출된다(통기 작용); 도 1을 참조하라.

도 3에 도시된 바와 같이, 5 mbar의 진공상태가 연이어 재발생되고 제 2 처리 주기가 시작된다. 이 경우에, 증기상의 온도는 380°K까지 증가되고, 화학약품탱크 (20)로부터 공급된 액체를 가열하는 동안 압력은 1300 mbar까지 상승된다.

동일한 상황이 제 3 주기에서도 발생하는데, 여기서 액체-왁스 탱크(21)로부터 나온 왁스 수용액이 액체수조(8)를 형성하기 위해 사용된다.

제 1 주기에 대해 후속 주기에서 가열 시간과 유지 시간을 증가시킴으로써 열처리를 최적화하는 데에 대단히 잇점적인 것으로 입증되었다.

제 1 주기(1.C)는 최초 진공공정(1.V) 후에 시작되고 3.0분 동안 지속된다; 제 2 및 제 3 주기(2.C, 3.C)는 각각 4.0분 동안 지속된다. 전체 가열처리는 제 4 진공 공정(4.V)이후에 종료되고, 이 기간동안 잔류수분이 재료로부터 제거된다. 이 공정에 해당되는 재료는 스펀 코튼 얀(spun cotton yarn)이다; 콥은 120g의 실중량을 갖는다.

도 2와 도 3으로부터 알 수 있듯이, 얀에 왁스를 도포하는 공정을 포함한 완전한 열처리는 매우 큰 콥 임에도 불구하고, 다 합해서 단지 18.5분 동안 지속된다.

처리되는 재료와 요구되는 공정에 따라, 경제적인 이유로 인해 만일 증기 응축기가 부가적으로 진공펌프(2)의 상류에 연결된다면 잇점적일 수 있다.

공정은 또한 50 mbar 이상 압력으로 진공상태 하에서 수행될 수도 있다. 그러나, 특히 재료가 무겁고 또는 압축된 상태에 있을 때, 공정시간이 증가되고 처리 품질이 떨어진다.

상기 내용에 포함되어 있음

Claims (11)

1. 밸브(V4-V9) 및 밸브(V3)가 있는 펌프(14)를 경유하여 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기(19-21)와 연결되고, 밸브(V1, V2)를 경유하여 진공펌프(2)에 연결되는 가열 스팀기(6)에서:

   - 제 1 단계로, 상기 스팀기(6)는 처리되어지는 재료(G)로 채워진 후 몇 가지 연속한 가스 배출단계가 잇따르며, 기설정된 시간동안 증기상에서 직물(G)을 처리하고, 냉각하며, 건조 및 진공시키고 최종적으로 상기 스팀기(6)로부터 상기 직물(G)을 제거하는 직물(G)의 열처리 방법으로서,

   - 제 2 단계로, 상기 진공펌프(2)는 적어도 100 mbar의 절대압력의 진공상태가 상기 스팀기(6)내에 도달할 때까지 작동되고,

   - 제 3 단계로, 상기 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기(19-21)의 공급밸브(V7-V9)가 개방되고 기설정된 부피의 액체가 액체수조(9)를 형성하기 위해 상기 스팀기로 수용되며,

   - 제 4 단계로, 형성되는 상기 액체수조(9)와 증기상이 기설정된 온도까지 내부에 설치된 가열장치(10)에 의해 가열되고,

   - 상기 처리되는 재료(G)가 포화 증기상으로 기설정된 시간동안 유지된 후에, 액체가 상기 스팀기(6)로부터 뽑아내어져 용기(19-21)로 들어가고,

   - 제 5 단계로, 상기 진공펌프(2)가 재작동되고,

   - 제 6 단계로, 기설정된 진공시간, 냉각시간 및 건조시간 후에 상기 진공펌프(2)는 작동 중지되고 주위 공기가 상기 스팀기(6)로 수용되며,

   - 최종 단계로, 상기 재료(G)가 상기 스팀기(6)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 직물의 열처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   제 2 단계에서 생성되는 진공상태가 적어도 50 mbar인 직물의 열처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   제 2 단계에서 제 6 단계까지가 적어도 한 번 반복되는 직물의 열처리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   증기상의 온도가 제 1 열처리로부터 적어도 하나의 후속 열처리까지 증가되는 직물의 열처리 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   열처리 동안, 적어도 350°K의 증기상 온도가 제 1 주기에서 설정되고, 후속 주기에서 적어도 380°K의 증기상 온도가 설정되는 직물의 열처리 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   제 1 열처리 동안의 일정온도 지속기간이 후속 열처리 동안의 일정온도 지속기간보다 짧은 직물의 열처리 방법.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 열처리의 종료 이전에, 중간 단계로, 상기 진공상태가 중단되었다가 그 뒤에 다시 형성되는 직물의 열처리 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 물 및/또는 화학약품이 상기 스팀기내의 상기 액체수조의 부피에 따라 치수에 맞게 형성된 용기로부터 공급되고 상기 용기는, 상기 스팀기와 함께, 증기 처리된 재료 내부의 잔류수분과 진공공정에 기인한 손실된 액체만을 외부로부터 재공급하는 닫힌계를 형성하는 직물의 열처리 방법.
9. 밸브를 경유하여 물 공급기 및/또는 화학약품 공급기와 진공펌프에 연결된 가열 스팀기를 포함하는 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 장치로서, 적어도 하나의 용기와 펌프 및 적어도 2개의 밸브가 물 및/또는 화학약품 공급을 위해 제공되고, 상기 밸브는 상기 스팀기로부터 액체 수용과 액체 방출을 제어하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    전기 가열장치가 적어도 상기 스팀기 내부의 액체수조의 공간에 제공되는 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 진공펌프가 워터링 펌프 또는 로타리 베인 펌프인 장치.